自己組織化マップを用いた前線系気象場と台風系気象場の分類と防災情報提供への応用

利用自组织地图对锋面天气场和台风天气场进行分类及其在防灾信息提供中的应用

• 批准号: 21K04275
• 负责人: 朝位 孝二
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Yamaguchi University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K04275/
• 关键词: 自己組織化マップ; JRA55; 前線性豪雨; 山口県豪雨災害; 診断システム; 台風; 予測気象場; 気象場分類; 防災情報

気象庁が提供するJRA55の再解析気象データを用いて前線系の豪雨に着目した気象場分類を行った．東経127.5度から135度，北緯30度から37.5度の範囲を気象場の抽出範囲とした．JRA55は1.25度間隔であるため，この領域内の49の地点上の気象要素で気象場を表す．気象要素は850hPaにおける風速（東西方向成分と南北方向成分）と比湿を用いた．1958年から2020年までの暖候期（6月1日～9月31日，一日6時間間隔）の気象場データを分類した．データ総数は30,744個である．種々の検討により，自己組織化マップ（SOM）のマップサイズは横方向に28ユニット，縦方向に32ユニット，ユニット総数は896個の2次元マップとした．グループ数は50個とした．1958年から2020年までに山口県で発生した豪雨災害時の気象場を得られたSOMで分類した．一級水系である佐波川流域で発生した災害は4回はあったがいずれも分類された気象場は隣接するグループに分類されることが分かった．山口県における豪雨災害の事例は多くはないため，50mm/h以上の降雨をもたらした気象場の分類を行った．これは佐波川流域のアメダス（防府観測所1箇所のみ）データを解析して50mm/h以上の降雨を観測した年月日を求め，さらにその時の気象場を分類したものである．これにより防府市だけではあるが50mm/hの降雨をもたらす気象場が診断可能となった．気象庁が発表する数値気象予報であるGSMを自動的に取得し，初期時刻から33時間先までの予測気象場が1時間毎にどのユニットに分類されるのかを診断し，その結果を表示するシステムを構築した．

利用日本气象厅提供的JRA55再分析气象资料，针对锋面系统的暴雨进行了气象场分类。气象场提取范围为东经127.5°～135°、北纬30°～37.5°。由于JRA55的间隔为1.25度，因此气象场由该区域内49个点的气象要素表示。使用的气象要素是850 hPa的风速（东西分量和南北分量）和比湿度。我们对1958年至2020年暖季（6月1日至9月31日，每天间隔6小时）的气象现场数据进行了分类。数据总数为30,744。经过多方研究，我们确定自组织图（SOM）的图尺寸为水平方向28个单位，垂直方向32个单位，使其成为总单元数为896个的二维图。组数为50个。利用获得的SOM对1958年至2020年山口县发生的暴雨灾害期间的天气场进行分类。尽管作为一级水系的萨巴河流域发生了四次灾害，但发现每次划分的气象场都被划分到相邻的组中。由于山口县发生暴雨灾害的情况并不多，因此我们对降雨量达到50毫米/小时以上的气象场进行了分类。这是对萨巴河流域的 AMeDAS（仅有一个防府天文台）数据进行分析，找出观测到降雨量达到 50 毫米/小时或以上的日期，并对当时的气象场进行进一步分类。其结果是，虽然仅在防府市，但能够诊断导致每小时 50 毫米降雨量的气象场。构建了自动获取日本气象厅发布的数值天气预报 GSM 的系统，诊断从初始时间起 33 小时的预测天气场将被分类为每小时的哪个单位，并显示结果。

项目成果

自己組織化マップを用いた過去に災害を引き起こした台風の気象場パターンの分析

利用自组织图分析过去造成灾害的台风气象场格局

• 发表时间: 2022
• 期刊: 自然災害協議会中国部会研究論集
• 作者: 田中 博登;重枝 未玲;伊藤 翔吾;岩重圭悟,朝位孝二,白水 元,西山浩司
• 通讯作者: 岩重圭悟,朝位孝二,白水 元,西山浩司

Pattern Analysis of Meteorological Field causing Heavy Rainfall Disaster in Kyushu and Chugoku Region Japan Using Self Organizing Map

利用自组织图分析造成日本九州和中国地区暴雨灾害的气象场模式

• 发表时间: 2022
• 期刊: Proceedings of the 39th IAHR World Congress
• 作者: Koji Asai;Koji Nishiyama;Hajime Shirozu
• 通讯作者: Hajime Shirozu

CLASSIFICATION OF METEOROLOGICAL FILED PATTERNS THAT CAUSED HEAVY RAINFALL IN SOUTHERN KYUSHU USING SELF-ORGANIZING MAP

利用自组织图对九州南部强降雨气象场模式进行分类

• DOI: 10.2208/jscejhe.77.1_111
• 发表时间: 2021
• 期刊: Journal of Japan Society of Civil Engineers, Ser. B1 (Hydraulic Engineering)
• 作者: 朝位 孝二;白水 元;西山 浩司
• 通讯作者: 西山 浩司

ANALYSIS ON DIURNAL VARIATIONS OF HEAVY RAINFALL FEATURES IN KYUSHU, JAPAN, USING SELF-ORGANIZING MAP

利用自组织地图分析日本九州强降雨特征日变化

• DOI: 10.2208/jscejhe.77.2_i_1135
• 发表时间: 2021
• 期刊: Journal of Japan Society of Civil Engineers, Ser. B1 (Hydraulic Engineering)
• 作者: 西山 浩司;白水 元;朝位 孝二
• 通讯作者: 朝位 孝二